جستجو کردن
982165648797+ 989192090580+

پاسخگویی 24 ساعته

ساعت کاری

شنبه تا پنجشنبه 9 الی 19

حذف مواد مغذی بیولوژیکی

فرآیند حذف مواد مغذی بیولوژیکی (BNR)

حذف مواد مغذی بیولوژیکی (BNR)

روش های حذف بیولوژیکی مواد مغذی(Biological Nutrient Removal) فاضلاب فرآیندی است که برای حذف نیتروژن (nitrogen) و فسفر (phosphorus) از فاضلاب قبل از تخلیه در آب های سطحی یا زیرزمینی و چاه جاذب استفاده می شود.

افزایش غلظت ترکیبات مغذی مضر به ویژه نیتروژن و فسفر در تخلیه تصفیه خانه فاضلاب شهری باعث فرسایش (غنی سازی مواد مغذی به دلیل فعالیتهای انسانی) در آبهای سطحی می شود. شکوفه های جلبکی تابستانی نمونه ای آشنا از این یوتروفیکاسیون (eutrophication) است و می تواند 

مشکلاتی که شکوفه های جلبکی تابستانی برای اکوسیستم ها و افراد ایجاد میکند:

  • کمبود اکسیژن محلول
  • از بین بردن ماهی ها
  • تیرگی آب
  • تخلیه گیاهان و جانوران مطلوب

از آنجا که فرآیندهای متداول بیولوژیکی طراحی شده برای مطابقت با استانداردهای پساب تصفیه ثانویه جهت مصارف کشاورزی و آبیاری فضای سبز می باشند، به طور معمول مقادیرنیتروژن کل (TN)و فسفر کل (TP)را که تا حدی برای محافظت از آب های دریافت کننده لازم است، از بین نمی برند.

لذا برای اجرای فرآیندهایی که غلظت مواد مغذی پساب را کاهش می دهند، به طور فزاینده ای به امکانات تصفیه فاضلابی نیاز است که می تواند به سطوح ایمن برای تصفیه خانه های فاضلاب یک چالش باشد زیرا معمولاً تغییرات عمده ای در فرآیند ایجاد می کند، مانند ساختن بخشی از حوضه هوادهی، بی هوازی (Anaerobic) و  آنوکسیک یا بی اکسیژن (Anoxic)، که باعث کاهش حجم هوازی (Aerobic) و محدود کردن ظرفیت نیتریفیکاسیون (Nitrification) می شود.

حذف بیولوژیکی نیتروژن  (N)

نیترات (nitrate) حاصل از فرآیند نیتریفیکاسیون آمونیاک یا نیترات سازی (تبدیل آمونیاک به نیترات) با واکنش بیوشیمیایی به همراه کربن آلی، می تواند به گاز نیتروژن تبدیل شود، فرآیندی که به دنیتریفیکاسیون (denitrification) یا نیترات زدایی معروف است (تبدیل نیترات به نیتروژن). این تنها در صورت عدم وجود اکسیژن محلول اما وجود نیترات  اتفاق می افتد، شرایطی که به عنوان “آنوکسیک” توصیف می شود.

بازگشت لجن یا فاضلاب غنی از نیترات تصفیه شده به یک منطقه آنوکسیک در مقابل مرحله تصفیه هوازی اجازه می دهد تا نیترات حذف شود. فرآیند معروف لودزاک اتینگر اصلاح شده (Modified Ludzack−Ettinger’ (MLE)) ترکیبی از نیتریفیکاسیون هوازی و دنبتربفبکاسیون انوکسیک اجازه می دهد که نیتروژن کل بیشتری حذف شود.

فرآیند تصفیه به روش MLE شامل اصلاح فرآیند لجن فعال متعارف (Conventional Activated Sludge) با ایجاد یا افزودن یک منطقه بی اکسیژن یا انوکسیک در بالادست منطقه هوازی است. یک سیستم پمپ برگشت داخلی (Internal Recycle)، مایع مخلوط غنی از نیترات ایجاد شده در ناحیه هوازی نیترات ساز را برمی گرداند تا با جریان در ناحیه بی اکسیژن مخلوط شود. مقدار نیتراتهایی که به طور بالقوه در ناحیه بی اکسیژن حذف می شوند به جریان برگشتی و در دسترس بودن BOD ورودی بستگی دارد.

فرآیند تصفیه به روش MLE
فرآیند تصفیه به روش MLE

حذف فسفر (P)

اگر منبعی از اکسیژن وجود نداشته باشد که اجازه دهد هیچ واکنش بیوشیمیایی با کربن آلی رخ دهد – چه از طریق اکسیژن و چه از اکسیژن دار ها – پس شرایط به عنوان “بی هوازی” توصیف می شود.

در تصفیه فاضلاب شهری، شرایط بی هوازی به عنوان یک مرحله تصفیه در کمک به حذف فسفات (phosphate) استفاده می شود. حذف بیولوژیکی فسفر (Biological phosphorus removal (BPR))از این طریق گردش مجدد لجن به یک منطقه بی هوازی ادامه می یابد.

روش های حذف فسفر:

  • با تشویق فسفات برای جذب زیست توده جز فعال میکروبیولوژیکی مایعات مخلوط
  • با ترشح بیولوژیکی فسفات به عنوان فسفات معدنی که پس از آن با ترسیب شیمیایی (chemical precipitation) قابل حذف است.

 

فرآیند فستریپ (Phostrip) و فرآیند حذف فسفر

بنابراین بیولوژیکی حذف فسفر، تقاضای بیشتر انرژی برای انتقال لجن به مخازن بی هوازی و همچنین تقاضای شیمیایی برای ته نشینی را اعمال می کند. از جمله این فرآیند ها می توان به فرآیند بیهوازی- هوازی (AO)، فرآیند فستریپ (Phostrip) و فرآیند حذف فسفر ناشی از اسیدهای چرب فرار (Volatile Fatty Acid Induced Phosphorus Removal (VIPR)) اشاره کرد.

فرآیند فستریپ (Phostrip) و فرآیند حذف فسفر
فرآیند فستریپ (Phostrip) و فرآیند حذف فسفر

سایر فرآیندهای حذف بیولوژیکی نیتروژن عبارت اند از:

سیستم بایو دنیترو (Bio-Denitro System)

فرآیند های تغذیه مرحله ای (Step-Feed Process)

سیستم بایو دنیترو (Bio-Denitro System
فرآیند های تغذیه مرحله ای (Step-Feed Process)

فرآیندهای باردنفو (Bardenpho Processes)

این فرآیند در تصفیه فاضلاب شهری استفاده می شود که به صورت چهار مرحله ای یا پنج مرحله ای است. فرآیند چهار مرحله باردنفو در مورد حذف نیتروژن است. در فرآیند چهار مرحله ای، مراحل عبارتند از: انوکسیک، هوازی، آنوکسیک دوم و هوازی دوم.

اولین انوکسیک، منطقه اصلی دنیتریفیکاسیون است که در آن (مواد جامد معلق مایه مخلوط) MLSS بازیافت شده از مخزن هوادهی و (لجن فعال برگشتی) RAS از ته نشین کننده ها برگردانده شده و با جریان فاضلاب ورودی مخلوط می شود. ابتدا نیترات زدایی انجام می شود، سپس نیتریفیکاسیون در ناحیه هوازی اتفاق می افتد. این بسیار شبیه به فرآیند MLE در این مرحله است.

منطقه دوم انوکسیک عمدتا به عنوان یک مرحله دنیتریفیکاسیون اصلی استفاده می شود که در آن هر نیترات باقی مانده از دو منطقه اول مجاز به نیترات زدایی است. منابع کربن مانند متانول، اسید استیک یا گلیسیرین را می توان به منظور افزایش نیترات زدایی اضافه کرد. آخرین یا منطقه چهارم مخزن احیا است که در آن هوادهی برای کمک به آزادسازی هرگونه گاز نیتروژن متصل به MLSS انجام می شود که به ته نشینی در زلالساز ها کمک می کند و DO را به MLSS اضافه می کند.

فرآیندهای باردنفو (Bardenpho Processes)

فرآیند پنج مرحله ای باردنفو یا اصلاح شده از طرح دقیقاً مشابهی استفاده می کند، اما یک منطقه بی هوازی (مخزن تخمیر (fermentation)) را در مقابل سیستم چهار مرحله ای اضافه می کند. در منطقه بی هوازی، فقط RAS حاصل از صاف کننده ها و فاضلاب های ورودی مخلوط می شوند، هوادهی نمی شود.

باکتریهایی به نام ارگانیسمهای تجمع دهنده فسفات (Phosphate Accumulating Organisms-PAO) برای کربن موجود رقابت می کنند اما باید مولکولهای پلی فسفات (polyphosphate) را از سلولهای خود آزاد کنند تا مواد غذایی به سلول منتقل شود. PAO ها این کار را در ناحیه بی هوازی انجام می دهند و میزان ارتوفسفات (orthophosphate) موجود در MLSS می تواند آنچه را که در فاضلاب ورودی وجود دارد، دو برابر یا سه برابر کند.

فرآیندهای باردنفو (Bardenpho Processes)

به محض ورود PAO ها به یک محیط هوازی، آنها باید مولکول های پلی فسفات را دوباره در سلول های خود مستقر کنند تا بتوانند تولید مثل کنند. آنها مقادیر اصلی فسفر را که قبلاً داشتند و فسفر اضافی را جمع می کنند.

فسفر اضافی همان چیزی است که در ابتدا در فاضلاب ورودی بوده است، بنابراین در پایان آنها از نظر زیست شناختی فسفر را از فاضلاب حذف کردند. باکتریهای PAO اکنون مملو از فسفر بوده و با بقیه مواد در زلالساز قرار می گیرند. در فرآیند پنج مرحله ای باردنفو، آخرین مخزن احیا در حفظ برخی از اکسیژن محلول در MLSS بسیار مهم است.

فرآیند پنج مرحله ای در حذف بیولوژیکی نیتروژن و فسفر بسیار کارآمد است و لجن فاضلاب حاوی مقادیر زیادی فسفر خواهد بود. همچنین از جمله روش های دیگر حذف بیولوژیکی نیتروژن و فسفر می توان به روش ژوهانسبورگ (Johannesburg) اشاره کرد.

سایر فرآیندهای حذف بیولوژیکی نیتروژن و فسفر به صورت همزمان عبارت اند از:

فرآیندهای بیهوازی- انوکسیک- هوازی (Anaerobic/Anoxic/Oxic-A2O)

فرآیندهای بیهوازی- انوکسیک- هوازی (Anaerobic/Anoxic/Oxic-A2O)

فرآیندهای تغذیه بیولوژیکی فسفر

(Step BioP Process)

فرآیندهای دانشگاه کیپ تاون استاندارد و اصلاح شده

(University of Cape Town-UCT)

فرآیندهای تغذیه بیولوژیکی فسفر (Step BioP Process)
فرآیندهای دانشگاه کیپ تاون استاندارد و اصلاح شده (University of Cape Town-UCT)

فرآیند تصفیه خانه ابتکاری ویرجینیا

(Virginia Initiative Plant-VIP)

فرآیند حذف بیولوژیکی نیتروژن و فسفر در نهر اکسیداسیون

(N & P Removal in Oxidation Ditch)

فرآیند تصفیه خانه ابتکاری ویرجینیا (Virginia Initiative Plant-VIP)
فرآیند حذف بیولوژیکی نیتروژن و فسفر در نهر اکسیداسیون (N & P Removal in Oxidation Ditch)

در ادامه سیر تکاملی دیاگرام جریان فرآیند انواع روش های تصفیه بیولوژیکی نیتروژن و فسفر به همراه جدول مقایسه ای روش های تصفیه نیز ارائه شده است:

سیر تکاملی دیاگرام جریان فرآیند انواع روش های تصفیه بیولوژیکی نیتروژن و فسفر
سیر تکاملی دیاگرام جریان فرآیند انواع روش های تصفیه بیولوژیکی نیتروژن و فسفر

واضح است که صرف نظر از اندازه و قابلیت های تصفیه خانه، انواع فناوری های نوآورانه وجود دارد که اپراتورها می توانند برای رعایت مقررات سختگیرانه تخلیه امروز و افزایش تقاضای جامعه برای پایداری بیشتر به کار گیرند.

جدول مقایسه ای بیولوژیکی نیتروژن و فسفر

جهت دریافت اطلاعات بیشتر به منظور سفارش پکیج تصفیه فاضلاب و استعلام قیمت سیستم درخواستی با مهندسین آب و فاضلاب تهران (رابین کو) تماس بگیرید.

منبع:

https://www.wateronline.com/doc/biological-nutrient-0001

https://www.thembrsite.com/membrane-bioreactor-operation-and-maintenance-nutrient-removal/

https://www.tpomag.com/online_exclusives/2013/07/nutrient_removal_many_options_available_for_wastewater_treatment

5/5 - (15 امتیاز)

1 دیدگاه. دیدگاه تازه ای بنویسید

  • محمد زنگنه
    مارس 8, 2024 10:45 ق.ظ

    به عنوان یک کارشناس و متخصص در صنعت اب و فاضلاب که بیش از 30 سال است در شرکت آب و فاضلاب استان کرمانشاه فعالیت داشته ام مطالب بسیاری عالی ارائه شده است با تشکر مجدد

    پاسخ

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

این فیلد را پر کنید
این فیلد را پر کنید
لطفاً یک نشانی ایمیل معتبر بنویسید.
شما برای ادامه باید با شرایط موافقت کنید